基于前驱体化学的钙钛矿薄膜均质化研究
发布时间：2021-01-17 10:25
近年来有机-无机金属卤化物钙钛矿太阳能电池被认为是商用硅太阳能电池最有力的竞争者之一。钙钛矿太阳能电池效率的提升主要来源于钙钛矿薄膜形貌的有效控制和表界面的缺陷钝化。钙钛矿薄膜的成膜过程是影响薄膜质量以及最终器件光伏性能的关键因素之一。传统的成膜方法存在薄膜生长不可控,成本高以及难以面向大面积高通量的工业化生产等问题,这严重影响了钙钛矿太阳能电池的商业化进程。热涂附法已被广泛应用于大晶粒尺寸、厚度可控和优化结晶取向的高质量钙钛矿膜的沉积。热涂附法具有超高衬底温度（达到180℃）和快速成膜过程（短至1-2 s）等特点,所以薄膜的均质化控制格外重要。因此,本文针对上述热涂附法沉积钙钛矿薄膜时存在的问题,通过基于前驱体化学调控来开展钙钛矿薄膜均质化的研究,主要从前驱体组分和界面工程等策略来研究钙钛矿薄膜的晶粒尺寸、结晶取向、结晶度对其光电性能的影响机制。具体来讲,我们在以下两方面开展研究工作:（1）在高湿度的环境下,通过调节前驱体溶液的化学计量比,系统地调整钙钛矿薄膜的结晶度和晶粒尺寸。研究发现,前驱体溶液中微过量的甲胺碘能有效地补偿由于衬底温度过高而造成的甲胺碘损失。在甲胺碘过量的样品中,...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＡＢＸ３型钙钛矿晶体结构示意图??１．２．２钙钛矿太阳能电池结构??
?第一晕绪论???ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ＰＴＡＡ和无机金属氧化物氧化镍［８］。其典型结构：ＦＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／??钙钛矿／ＰＣＢＭ／Ａｇ?（图?１?－２（ｃ））。??ｓ肩??Ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｎ－ｉ－ｐ?（Ｒｅｇｕｌａｒ）?ｐ－ｉ－ｎ?（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ）??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??图１－２钙钛矿太阳能电池器件结构示意图。（ａ）正置介孔结构；（ｂ）ｉ￡置乎板（ｎ＋ｐ）结??构；（Ｃ）反式平板（ｐ－ｉ－ｎ）结构??总之，钙钛矿太阳能电池主要由吸光层、电子（空穴）传输层和对电极等基??本结构组成。钙钛矿太阳能电池的，基本原理如下ｔ经太阳光照射，高吸收系数的??钙钛矿材料实现了对入射光的吸收。钙钛矿层吸收入射光子能量后激发空穴－电子??对分离。拥有弱的激子束缚能和高的载流子迁移率钙钛矿材料使得光生载流子迅??速分离Ｐ，１ＱＩ。如图１－３所示，电子跃迁到激发态并注入到电子传输层，空穴通过空??穴传输层流：向对电极。电．管趣传输到电极的空穴：结合从而形成一个光化学循环．，??即光生电流。??ｒ＾ｅ?ｈｖ??？?？？義??＞?ｎｏ??ＨＴＬ??Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ??＾?Ｍｅｔａｌ??〇??■〇〇舂??图１－３钙钛ＩＴ太阳能电池工：作机理示意图＇??３??
■??＾?Ｖｏｌｔａｇｅ?Ｓｗｅｅｐ?Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?４?＾?＼??旦?Ａ?－〇－?Ｆｏｒｗａｒｄ?ｔｏ?Ｒｅｖｅｒｓｅ?Ｊ?＾?Ｃ?＼??ｔ－１０?—Ａｖｅｒｓｅ?ｔｏ?Ｆｏｒｗａｒｄ?ｆ?．?ｊ?Ｖ?ｇ?＼ｌ＾ｔｉ２ｌ＆２６７ｎｓ??ｊ?Ｓ２?／?＼?＾??－０．５?０．０?０．５?１．０?°?７２０?７６０?８００?８４０?〇?５００?１０００?１５００??Ｖｏｌｔａｇｅ?（Ｖ）?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）?Ｔｉｍｅ?（ｎｓ）??（ｄ）?（ｅ）?（ｆ）??图１－５温度和薄膜退火。（ａ）比较热涂附法和常规后退火法沉积薄膜的晶粒尺寸与温度??的关系；（ｂ）平均ＰＣＥ?（左）和石（右＞?与昴粒尺寸的关系；（ｃ）ＰＣＥ与吸光层??的体迀移率相关（标签为晶粒尺寸）；（ｄ）！Ｈ扫和反扫的Ｊ－Ｋ特性表明没有爾滞??现象［１７］；未退火和退火的齊钛矿的Ｃｅ）稳态光致发光光谱和？时间分辨光致发??光动态光谱Ｍ??１．３．２．２前驱体化学??钙钛矿前驱体溶液对薄膜的形貌和器件性能有重要的影响，如前驱体组成［３５］、??溶液浓度［３６］、溶液老化时间［３７］和溶剂选择［３８］等西素。难溶性无机铅盐需要选择强??极性非质子有机溶剂。溶剂的沸点和蒸气压决定了溶剂的蒸发速率。溶剂的粘度??影响衬底的润湿性，从而影响薄膜的形成。此外，某些高极性非质子有机溶剂的??路易斯碱性质可能会诱导溶剂和溶质配位以调节结晶过程。因此，溶剂化能力在??决定钙钛矿结晶过程中起关键作用。钙钛矿前驱体溶液被认为是具有软胶体骨架??的胶体团簇，且若干配位络合物构成胶体骨架。胶体团簇的大小由添加剂（ｃｒ和??ＢＤ控制。因此在热涂附法中，优化钙钛矿
本文编号：2982695
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＡＢＸ３型钙钛矿晶体结构示意图??１．２．２钙钛矿太阳能电池结构??
?第一晕绪论???ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ＰＴＡＡ和无机金属氧化物氧化镍［８］。其典型结构：ＦＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／??钙钛矿／ＰＣＢＭ／Ａｇ?（图?１?－２（ｃ））。??ｓ肩??Ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｎ－ｉ－ｐ?（Ｒｅｇｕｌａｒ）?ｐ－ｉ－ｎ?（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ）??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??图１－２钙钛矿太阳能电池器件结构示意图。（ａ）正置介孔结构；（ｂ）ｉ￡置乎板（ｎ＋ｐ）结??构；（Ｃ）反式平板（ｐ－ｉ－ｎ）结构??总之，钙钛矿太阳能电池主要由吸光层、电子（空穴）传输层和对电极等基??本结构组成。钙钛矿太阳能电池的，基本原理如下ｔ经太阳光照射，高吸收系数的??钙钛矿材料实现了对入射光的吸收。钙钛矿层吸收入射光子能量后激发空穴－电子??对分离。拥有弱的激子束缚能和高的载流子迁移率钙钛矿材料使得光生载流子迅??速分离Ｐ，１ＱＩ。如图１－３所示，电子跃迁到激发态并注入到电子传输层，空穴通过空??穴传输层流：向对电极。电．管趣传输到电极的空穴：结合从而形成一个光化学循环．，??即光生电流。??ｒ＾ｅ?ｈｖ??？?？？義??＞?ｎｏ??ＨＴＬ??Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ??＾?Ｍｅｔａｌ??〇??■〇〇舂??图１－３钙钛ＩＴ太阳能电池工：作机理示意图＇??３??
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